合併前熱線中,天文學家首發現兩星系團之間的「電波橋」

作者 | 發布日期 2019 年 06 月 11 日 15:55 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly


我們知道宇宙中各星系、星系團之間,其實有一條條「橋梁」互相連接著,它們由暗物質與塵埃、氣體構成,形成一片井然有序的宇宙網。最近,天文學家更首度在兩個星系團之間發現特殊的「無線電波橋」,綿延超過 1,000 萬光年並且帶有磁場,讓科學家對宇宙的大尺度結構有更多了解。

在宇宙物理學中,纖維狀結構是目前已知最大的結構,這些「纖維」被假設由不可見的暗物質和可見的塵埃、氣體構成,你可以想像宇宙結構有如一片網子,那些線就是稀薄且難以觀察到的纖維狀結構,線與線相交的點是星系或星系團,至於線與線之間那一格一格的洞,我們稱為「宇宙空洞(Void)」,這些地區(星際空間)基本上沒有星系。

到目前為止,我們多是在「點」上發現那些充滿炙熱氣體與恆星的星系、星系團(於可見光、紅外線、X 射線、伽馬射線、無線電等各觀測波段),相較之下,纖維狀結構的長度儘管可以延伸數億光年,但相對難以捉摸,而且科學家從來沒有在這些絲狀結構中觀察到磁場。

然而由義大利國家天文物理研究所(INAF)天文學家 Federica Govoni 領導的團隊,在利用低頻陣列(Low-Frequency Array,LOFAR)電波望遠鏡觀察 Abell 0399、Abell 0401 星系團後,驚訝發現兩星系團間連接起「無線電波橋」。

研究之前,科學家已經知道兩星系團都被無線電磁場包圍,而普朗克衛星最近則證實兩星系團彼此透過細長的纖維狀結構連接,這引發研究人員的好奇與猜測,是否星系團的磁場有可能延伸到點之外的細絲?

事實證明,研究人員賭對了。Abell 0399、Abell 0401 這兩個星系團目前相隔約 980 萬光年,距離我們約 10 億光年,並且在未來注定要碰撞並合併成一個更大的超星系團,當研究人員觀察星系團之間的星際空間時,發現一條明顯的「無線電波橋」連接著兩個星團。

進一步以電腦模擬後,研究人員對此現象提出一種可能解釋,這種無線電波發射來自弱磁場(比地球磁場弱 100 萬倍)產生強大衝擊波,接著加速大量電子使其變成相對論性粒子(以接近光速移動的粒子),沿著纖維狀結構在兩個星系團之間奔馳。

換句話說,Abell 0399、Abell 0401 星系團正忙著擾亂彼此,將衝擊波和大量相對論性粒子丟入星系際空間。

纖維狀結構的磁場往往超出當今望遠鏡探測極限,所以研究人員不確定是否所有纖維狀結構都帶有磁場,隨著未來進一步觀測,也許能夠幫助天文學家更加了解宇宙的大規模結構如何形成。

新論文發表在《科學》(Science)期刊。

(首圖來源:Youtube 影片截圖)